Buscar

MECÂNICA VIBRATÓRIA diagnose de vibração

Prévia do material em texto

MECÂNICA VIBRATÓRIA
Diagnose de vibrações em 
mancais de rolamento
Alunos:
Renan Neves Ferrão dos Santos
Roberta Ramos Cantelmo
Rodrigo Magalhaes de Souza
Vinicius Silva Pires
Defeitos
01
Frequências Típicas de defeitos
Falha de vedação
Abrasão causada por entrada de elemento estranho no mancal de rolamento
* Exemplo de pista de mancais de rolamento foscas por abrasão resultante de elemento 
estranho
Marcas durante instalação
Montagem incorreta
Lubrificação inadequada
Excessiva ou insuficiente
* Escorregamento causado por excesso de lubrificante
Corrosão
* Corrosão na esfera e na pista de rolamento de uma carreira de esferas
Descargas elétricas
Montagem incorreta
* Exposição contínua a cargas elétricas geram marcas axiais de tonalidade escura em 
grande parte da pista.
Lascamento
* Marcas de lascamento em esferas vistas em microscópio ótico.
Defeitos nos Mancais de Rolamento
Todos os modos apresentados causam o início da falha do rolamento, sendo que após o
surgimento, as cargas cíclicas sobre o rolamento fazem com que o dano se estenda até
a falha do mancal de rolamento.
Detalhamento dos exemplos
Diferentemente dos demais tipos de defeito, os mancais de rolamento não possuem
uma frequência característica de defeito única que possa ser calculada através de
múltiplos de rotação de eixo.
Dado que o mancal de rolamento é composto de vários componentes: pistas, esferas e
gaiola e existe movimento relativo entre eles, as frequências de defeito são calculadas
em função da geometria de cada mancal de rolamento.
Explicando de outra forma: Considere um ponto fixo na pista por onde passarão as
esferas, é necessário calcular a frequência com que as esferas passarão por este ponto,
pois caso haja um defeito neste ponto cada esfera que passar irá registrar um impacto
no sinal.
Frequência dos defeitos
Evolução dos defeitos 
em rolamentos
02
1° Estágio
Defeitos em rolamentos tipicamente evoluem com certa lentidão e emitem sinais com
bastante antecedência da falha funcional onde pode ocorrer o travamento ou a ruptura
dos componentes.
Devido a essa evolução que decorre ao longo da vida útil dos componentes, é possível
classificá-los nos 4 estágios de falha de rolamentos.
Analisando o espectro, observa-se apenas as
frequências nominais de operação dos
rolamentos.
2° Estágio
No segundo estágio, o desgaste começa a ser perceptível no espectro e aparecem picos
na faixa de 500 a 2 kHz, em caso de máquinas críticas. O reparo nesse estágio já é
recomendado.
3° Estágio
No terceiro estágio se destacam o aparecimento das frequência das características de
falha de rolamentos e o aumento da deterioração das demais frequências. Nesse estágio,
recomenda-se a troca do componente para todos os equipamentos
4° Estágio
O último estágio aparece no final da vida útil do rolamento, com nível de ruído elevado
em todas as frequências e consequentemente uma alta chance de falha funcional.
Jamais deve ser permitido que os rolamentos cheguem nesse estágio.
Frequências 
características de 
defeitos em rolamento
03
Introdução
Existem frequências que são relacionadas com defeitos típicos nas partes que compõem
os rolamentos.
Quando um elemento entra em contato com uma superfície com defeito, é provocado
um impulso que excita ressonâncias no rolamento e que decaem devido ao
amortecimento.
Estes impulsos irão ocorrer periodicamente com uma frequência que é determinada pela
localização do defeito, sendo ele nas pistas, nos elementos girantes ou na gaiola.
Essas frequências são assíncronas, ou seja, não múltiplas inteiras da velocidade de
rotação do eixo. Dessa forma, precisam ser calculadas em função dos parâmetros do
rolamento.
Introdução
Com esses parâmetros é possível determinar as frequências características de falha 
de qualquer rolamento.
Método de estudo das vibrações
Frequência de giro dos elementos, geralmente indicada por BSF do inglês (Ball Spin
Frequency), associada a defeitos nos elementos rolantes (rolos ou esferas).
Caso tenha um defeito em um elemento girante, como uma trinca ou desgaste, irá gerar
picos de frequência de rotação chamada de BSF.
Ela corresponde ao número de voltas que o elemento faz toda vez que o eixo completa 
uma volta.
Frequência de giro
Método de estudo das vibrações
Frequência de passagem por pista externa e interna
Frequência de passagem de elementos rolantes por um ponto da pista externa,
geralmente indicada por BPFO do inglês (Ball Pass Frequency Outer Race), associada a
defeitos na pista externa.
Frequência de passagem de elementos rolantes por um ponto da pista interna,
geralmente indicada por BPFI do inglês (Ball Pass Frequency Inner Race), associada a
defeitos na pista interna
Cálculo de defeitos
04
Geometria mancal
Os mancais de rolamento possuem frequências características de defeito que podem ser
calculadas em função de sua geometria e da freqüência de rotação.
d = Diâmetro da esfera
D = Diâmetro primitivo
α = Ângulo de contato
Z = Número de esferas
Formulação
As freqüências características de defeitos podem ser calculadas através da seguinte
formulação:
Formulação
Considere o mancal de rolamento 6205 e suas frequências de defeito:
*6205 - Rolamento fixo de uma carreira 
de esferas para aplicação com cargas 
radiais.
* Frequência de defeitos
Frequência de rotação de gaiola
Frequência de giro da gaiola ou do
conjunto de elementos rolantes, tem
sua origem do inglês Fundamental
Train Frequency, associada a defeitos
na gaiola e a defeitos em alguns dos
elementos rolantes.
A Tabela expõe a equação utilizada
para determinar a frequência de
falhas.
D = diâmetro da esfera;
d = diâmetro primitivo;
dpi = diâmetro da pista 
interna;
dpe = diâmetro da pista 
externa;
β = ângulo de contato;
Ne = Velocidade de Rotação;
Frequência de rotação do elemento spin
Os defeitos da esfera são normalmente caracterizados no espectro de frequência pela
presença de múltiplos picos (harmônicos) do BSF, frequência de falha do elemento
rotativo. BSF (Ball Spin Frequency) - o número de rotações que uma esfera faz em torno
de si mesma no período em que o eixo dá uma volta multiplicado pela frequência de
rotação do eixo.
Defeitos da esfera
A equação para calcular o BSF é a seguinte:
Onde Bd é o diâmetro da esfera, Pd é o diâmetro do passo e β é o ângulo de contato. A 
frequência típica do BSF é de 5-15 x RPM
Equação
FIM
	Slide 1: MECÂNICA VIBRATÓRIA Diagnose de vibrações em mancais de rolamento
	Slide 2: Defeitos
	Slide 3: Falha de vedação
	Slide 4: Marcas durante instalação
	Slide 5: Lubrificação inadequada
	Slide 6: Corrosão
	Slide 7: Descargas elétricas
	Slide 8: Lascamento
	Slide 9: Defeitos nos Mancais de Rolamento
	Slide 10
	Slide 11: Evolução dos defeitos em rolamentos
	Slide 12: 1° Estágio
	Slide 13: 2° Estágio
	Slide 14: 3° Estágio
	Slide 15: 4° Estágio
	Slide 16: Frequências características de defeitos em rolamento
	Slide 17: Introdução
	Slide 18: Introdução
	Slide 19
	Slide 20: Método de estudo das vibrações
	Slide 21: Método de estudo das vibrações
	Slide 22
	Slide 23: Cálculo de defeitos
	Slide 24: Geometria mancal
	Slide 25: Formulação
	Slide 26: Formulação
	Slide 27: Frequência de rotação de gaiola
	Slide 28: Frequência de rotação do elemento spin
	Slide 29

Mais conteúdos dessa disciplina